蔡睿思

[摘 ? ?要]智能窗簾控制系統(tǒng)是應(yīng)信息時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)代化技術(shù)靈活應(yīng)用的一個(gè)具體表現(xiàn)，在日常生活中應(yīng)用，可以為人們提供更加優(yōu)質(zhì)、智能的服務(wù)。在智能窗簾控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)單片機(jī)的應(yīng)用，可以賦予智能窗簾控制系統(tǒng)語(yǔ)音或光控制開(kāi)關(guān)，根據(jù)收集到的信息來(lái)控制智能窗簾控制系統(tǒng)運(yùn)行，為社會(huì)生產(chǎn)生活提供更加便利的服務(wù)。文章主要就智能窗簾控制系統(tǒng)中單片機(jī)的使用展開(kāi)分析，在了解單片機(jī)功能特點(diǎn)基礎(chǔ)上，多角度優(yōu)化設(shè)計(jì)，便于打造更加可靠的窗簾控制系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]智能窗簾控制系統(tǒng);單片機(jī);智能控制;人性化

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP273.5;TP368.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–000–02

[Abstract]The intelligent curtain control system is a concrete manifestation of the flexible application of modern technology in accordance with the development trend of the information age. It can be applied in daily life and can provide people with more life. In the optimization design of intelligent curtain control system， through the application of single chip microcomputer， the voice or light control switch of intelligent curtain control system can be given， and the operation of intelligent curtain control system can be controlled according to the information collected. To provide more convenient services for social production and life. This paper mainly analyzes the use of single chip microcomputer in intelligent curtain control system. On the basis of understanding the functional characteristics of single chip microcomputer， the multi-angle optimization design is convenient to create a more reliable curtain control system.

[Keywords]intelligent curtain control system; single chip microcomputer; intelligent control; humanization

社會(huì)生產(chǎn)力水平不斷提升，涌現(xiàn)出很多前沿的技術(shù)手段，尤其是單片機(jī)的大范圍普及應(yīng)用，極大地促進(jìn)了智能產(chǎn)品的推陳出新。尤其是當(dāng)前智能家居平臺(tái)的創(chuàng)新發(fā)展，集合了諸多現(xiàn)代化技術(shù)手段，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和集成布線技術(shù)整合在一起，可以使家庭各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)整合在一起，創(chuàng)設(shè)更加安全、舒適和智能的家居環(huán)境。而單片機(jī)則是語(yǔ)音控制或光控制窗簾開(kāi)合的核心設(shè)備，在接受指令后可以將聲音轉(zhuǎn)化為控制指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的語(yǔ)音控制。加強(qiáng)智能窗簾控制系統(tǒng)中單片機(jī)應(yīng)用研究，便于提升智能家居水平，為后續(xù)相關(guān)研究創(chuàng)新提供支持。

1 智能窗簾控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

信息時(shí)代背景下，現(xiàn)代化技術(shù)手段憑借其優(yōu)勢(shì)開(kāi)始廣泛應(yīng)用在人們生產(chǎn)生活各個(gè)角落，日常生活的方方面面開(kāi)始向智能化發(fā)展。智能家居作為智能化的具體表現(xiàn)之一，帶給人們更加便利的服務(wù)，其中窗簾作為主要的裝飾性家具，日常主要是通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，較為麻煩，而采用智能窗簾控制系統(tǒng)，基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)化控制，不需要人工每日開(kāi)關(guān)窗簾，在提升人們生活質(zhì)量方面具有積極作用。如果外界光線強(qiáng)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，窗簾會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，強(qiáng)度低于一定標(biāo)準(zhǔn)值則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。智能家居在國(guó)外應(yīng)用廣泛，已經(jīng)滲透到人們的生活中，但是相較于國(guó)外，我國(guó)的智能家居起步較晚，配套技術(shù)落后，還有待進(jìn)一步優(yōu)化完善。本文基于單片機(jī)進(jìn)行智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則是智能家居的具體表現(xiàn)，同時(shí)也是未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)。目前，我國(guó)的智能家居實(shí)踐已經(jīng)取得了可觀成果，表現(xiàn)在智能窗簾方面，借助無(wú)線遙控、紅外線和定時(shí)遙控，可以實(shí)現(xiàn)窗簾自動(dòng)化、智能化控制?；谥悄芑瘋鞲衅鲗?shí)現(xiàn)外界環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)收集，包括溫度、光照強(qiáng)度和風(fēng)速等，實(shí)現(xiàn)窗簾智能化操作，在為人們提供優(yōu)質(zhì)、便捷服務(wù)的同時(shí)，也可以進(jìn)一步延長(zhǎng)窗簾使用壽命。

2 單片機(jī)在智能光控窗簾系統(tǒng)中應(yīng)用

單片機(jī)類(lèi)型多樣，多是STM32單片機(jī)或STC89C52單片機(jī)。其中STM32單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)鮮明，電壓低，整體的功耗較低;精度高，可以連接傳感器，并且配備的存儲(chǔ)空間較大，滿足大量數(shù)據(jù)信息的傳輸需要;配備了雙通道串行通信接口，異步或同步串行通信功能，與PC端連接;計(jì)算速度較快，CPU利用率極大提升，減少資源浪費(fèi)情況。STC89C52同樣具有低功耗的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，憑借CMOS8位微控制器，賦予其強(qiáng)大的性能;配備了8K在系統(tǒng)可編程Flash，運(yùn)作頻率最高可以達(dá)到48 MHz。這些特性，可以進(jìn)一步強(qiáng)化控制系統(tǒng)的靈活性，降低總體控制成本。

2.1 系統(tǒng)框架

基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的光控窗簾控制系統(tǒng)，具有智能光控、紅外遙控和定時(shí)控制等功能。各個(gè)接口需要同MCU連接，建立系統(tǒng)控制模塊單元?；贏T89C3為單片機(jī)芯片，配備ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片、ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片以及VS1838b紅外接收頭等，實(shí)現(xiàn)窗簾系統(tǒng)智能化控制。智能光控系統(tǒng)主要是依據(jù)傳感器來(lái)感受外界光照強(qiáng)度，以此為依據(jù)自動(dòng)化控制窗簾開(kāi)啟和關(guān)閉。因此，基于光敏電阻來(lái)采集外界光照強(qiáng)度數(shù)值，輸入到AD轉(zhuǎn)換電路模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，借助單片機(jī)發(fā)出控制指令給電機(jī)控制窗簾開(kāi)啟和關(guān)閉。

控制系統(tǒng)的具體功能，有以下幾點(diǎn)：

（1）光照控制。智能窗簾控制系統(tǒng)選擇光控制方式，需要借助光敏電阻來(lái)采集和檢測(cè)外部光照強(qiáng)度數(shù)值，同預(yù)設(shè)值對(duì)比分析來(lái)控制電機(jī)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。光敏電阻所收集的數(shù)值，屬于動(dòng)態(tài)模擬量，還需要借助專門(mén)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)經(jīng)由單片機(jī)輸出，最后控制步進(jìn)電機(jī)不同方向運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)自動(dòng)化開(kāi)啟和關(guān)閉功能。進(jìn)一步細(xì)化，即外界光照強(qiáng)度符合開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)，窗簾自動(dòng)開(kāi)啟;當(dāng)晚上光照強(qiáng)度不符合開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)，窗簾自動(dòng)閉合。

（2）定時(shí)控制。此項(xiàng)功能是不依據(jù)外界光照強(qiáng)度，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)間，在到達(dá)指定時(shí)間時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)窗簾的開(kāi)啟和關(guān)閉。

（3）按鍵控制。通過(guò)按下實(shí)體按鈕來(lái)控制窗簾，此項(xiàng)功能多是為了在其他智能化控制方式失效后，或是其他特殊情況下使用的一項(xiàng)功能，更加人性化，滿足多種情況下的窗簾開(kāi)啟和閉合功能需要。

（4）紅外控制。此項(xiàng)功能同樣屬于手動(dòng)控制范疇，基于紅外遙控器，遠(yuǎn)程控制窗簾的開(kāi)啟和閉合，依據(jù)用戶的個(gè)性化需要控制。

2.2 控制系統(tǒng)模塊

（1）單片機(jī)控制模塊。主要是以STC公司推出的STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，該芯片具有性能高、能耗低的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，屬于一種技術(shù)先進(jìn)的微控制器。配備了8K系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，基于高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)加工，可以高度兼容工業(yè)產(chǎn)品指令。同時(shí)，由于芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，因此可以滿足多種情況需要，加之PC端的控制程序系統(tǒng)變成寫(xiě)入功能，將用戶的程序代碼輸入到單片機(jī)系統(tǒng)中，不需要編程器即可滿足系統(tǒng)控制需要，提升系統(tǒng)運(yùn)行速度，降低成本。

（2）時(shí)鐘模塊。主要是選用DS1302芯片，初始化后立刻計(jì)算時(shí)間，讀取時(shí)間，達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉窗簾。DS1302優(yōu)勢(shì)突出，具有涓細(xì)電流充電功能，同時(shí)整體的能耗低，不需要耗費(fèi)過(guò)多電能?；贒S1302實(shí)現(xiàn)年、月、日、周、時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)，工作電壓為2.0 ～5.5 V。通信功能可以同步實(shí)現(xiàn)，基于三線接口、CPU同步運(yùn)作，一次性發(fā)送多個(gè)字節(jié)信號(hào)和數(shù)據(jù)。同時(shí)，該芯片內(nèi)部配備了RAM寄存器，用于存放臨時(shí)性數(shù)據(jù)信息。由于DS1302的前沿性，可以實(shí)現(xiàn)以往產(chǎn)品型號(hào)功能兼容，但整體的功能更加多樣，功耗更低。

（3）光照檢測(cè)模塊。該模塊配備了AD轉(zhuǎn)換芯片和光敏電阻，光照強(qiáng)度模擬量數(shù)值采集后，模擬量基于AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，直觀呈現(xiàn)。

（4）按鍵模塊。配備5個(gè)按鍵，主要是用于調(diào)整光強(qiáng)度，開(kāi)閉時(shí)間以及當(dāng)前時(shí)間調(diào)整等。

（5）顯示模塊。顯示模塊選用LCD1602液晶，滿足基本時(shí)間信息顯示需要，不同廠家生產(chǎn)的芯片特性有所差異，但具體使用方法殊途同歸。

（6）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。ULN2003為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，接收單片機(jī)發(fā)送的命令后控制電機(jī)正向或是反向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中包含大電流復(fù)合晶體管陣列、高耐壓以及NPN復(fù)合晶體管，可高效處理原本需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器處理的數(shù)據(jù)。

3 單片機(jī)在智能語(yǔ)音窗簾控制系統(tǒng)中應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)框架

語(yǔ)音識(shí)別ASR技術(shù)，本質(zhì)上是通過(guò)構(gòu)建待識(shí)別的關(guān)鍵字列表，將語(yǔ)音指令信息通過(guò)字符的形式輸入到LD3320內(nèi)部，操作簡(jiǎn)單，不需要用戶培訓(xùn)即可快速掌握。所以，關(guān)鍵字列表識(shí)別技術(shù)是智能語(yǔ)音控制的核心技術(shù)。

推行智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集合了非特異性人類(lèi)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，對(duì)用戶發(fā)出的語(yǔ)音指令進(jìn)行智能化識(shí)別，同時(shí)發(fā)出控制指令，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、可靠的服務(wù)。系統(tǒng)包含了核心主控和語(yǔ)音識(shí)別兩個(gè)部分，其中硬件電路進(jìn)一步細(xì)化，涵蓋了STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別模塊、四路繼電器模塊和LED燈四部分。語(yǔ)音識(shí)別需要主要是由STC11L08XE單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，配套的語(yǔ)音識(shí)別芯片，則是選用LD3320型號(hào)，推行并行模式智能化控制，實(shí)現(xiàn)智能家居的空調(diào)、LED燈光照明等多方控制需要。

程序涵蓋部分較多，包括ASR識(shí)別、應(yīng)用IO端口定義、LED燈測(cè)試、單片機(jī)初始化、中斷處理功能、延遲功能、用戶執(zhí)行功能等。其中，應(yīng)用IO端口定義，主要是對(duì)模塊上控制繼電器和LED燈的端口進(jìn)行定義，系統(tǒng)初始化階段不需要ASR串口支持。

ASR識(shí)別，依據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)置需要識(shí)別的關(guān)鍵字列表，數(shù)據(jù)通過(guò)字符的形式上傳到LD3320內(nèi)部。

LED燈測(cè)試，檢測(cè)單片機(jī)是否正在執(zhí)行工作指令，延時(shí)200 ms。

用戶執(zhí)行功能，用于控制繼電器和燈光的開(kāi)關(guān)。

程序在運(yùn)行后，設(shè)置寄存器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，語(yǔ)音芯片通過(guò)收集和執(zhí)行命令，啟動(dòng)ASR操作;語(yǔ)音識(shí)別信息成功后，開(kāi)啟對(duì)應(yīng)功能，開(kāi)啟單片機(jī);單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)關(guān)。語(yǔ)音識(shí)別失敗則無(wú)法正常運(yùn)行程序。

3.2 系統(tǒng)特性分析

智能語(yǔ)音控制窗簾開(kāi)啟或關(guān)閉，該系統(tǒng)主要是基于單片機(jī)和語(yǔ)音識(shí)別模塊運(yùn)作，盡管功能較為便捷，但是在智能家居領(lǐng)域還處于摸索嘗試階段。因此，未來(lái)系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)中，應(yīng)致力于推動(dòng)語(yǔ)言識(shí)別的多樣性，基于現(xiàn)代化信息技術(shù)配備智能語(yǔ)音操作開(kāi)關(guān)，豐富識(shí)別語(yǔ)言種類(lèi)，通過(guò)此種方式便于更大范圍推廣語(yǔ)音控制開(kāi)關(guān)功能，提供語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)支持?？梢宰R(shí)別特定文字控制窗簾，也可以通過(guò)拍手、打手指智能控制窗簾開(kāi)啟和關(guān)閉。另外，應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)智能語(yǔ)音識(shí)別能力，具備更強(qiáng)的抗干擾性和靈敏度，為用戶提供更加便捷、可靠的智能化服務(wù)。未來(lái)的智能語(yǔ)音控制系統(tǒng)，還要注重電路和程序優(yōu)化設(shè)計(jì)，基于前沿技術(shù)降低系統(tǒng)模塊功耗，提升系統(tǒng)性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能家居高水平發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

智能窗簾控制系統(tǒng)不斷優(yōu)化改進(jìn)，通過(guò)單片機(jī)的應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的人工開(kāi)閉窗簾方式更加智能化、自動(dòng)化。通過(guò)現(xiàn)代化技術(shù)手段應(yīng)用，收集光照強(qiáng)度、濕度和風(fēng)速等信息，為用戶提供多種控制方式，帶來(lái)的便利服務(wù)對(duì)于改善用戶生活質(zhì)量有著積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李兆亮，張靖宇，李立剛.基于MSP430單片機(jī)和藍(lán)牙的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2021，29（1）：181-186.

[2] 張雨，胡笑釧，徐如夢(mèng)，等.基于雙模糊控制的智能窗簾電機(jī)速控鎖光算法[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2020，29（12）：210-215.

[3] 翟國(guó)軍.基于STM32單片機(jī)的智能窗簾控制技術(shù)應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2020，37（11）：100-101.

[4] 王睿錚，黃鑫皓，劉璇.基于mini stm32f407單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2020（16）：190-191.

[5] 羅偉，梁世豪，姜鑫，等.基于微軟Kinect的體感控制智能窗簾系統(tǒng)[J].微型電腦應(yīng)用，2020，36（3）：64-68.

[6] 尚坡利，尉雙全，馬偉博，等.基于單片機(jī)的室內(nèi)光線智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，26（6）：45-48.

[7] 蘇賜民，譚志清，周祖彬，等.以WiFi為技術(shù)支持的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2019（14）：168-169.